JP2003115738A - 水晶デバイス - Google Patents
水晶デバイスInfo
- Publication number
- JP2003115738A JP2003115738A JP2001310160A JP2001310160A JP2003115738A JP 2003115738 A JP2003115738 A JP 2003115738A JP 2001310160 A JP2001310160 A JP 2001310160A JP 2001310160 A JP2001310160 A JP 2001310160A JP 2003115738 A JP2003115738 A JP 2003115738A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring layer
- crystal
- base
- semiconductor element
- quartz
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】水晶振動子の発する基準信号が配線層で大きく
減衰する。 【解決手段】上下両面に搭載部１ａ、１ｂを有する基体
１と、基体１上面に固定材８を介して固定されている水
晶振動子５と、前記基体１下面に搭載され前記水晶振動
子５の温度補償を行なう半導体素子６とから成る水晶デ
バイス７であって、前記基体１がＬｉ2Ｏを５〜３０重
量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸
ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバラ
イト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライ
トの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０
体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォー
ツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト
の少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で、配線層
２が２．５μΩ・ｃｍ以下の比電気抵抗を有する金属材
で形成されており、かつ前記固定材８の弾性率が３．６
ＧＰａ以下である。
減衰する。 【解決手段】上下両面に搭載部１ａ、１ｂを有する基体
１と、基体１上面に固定材８を介して固定されている水
晶振動子５と、前記基体１下面に搭載され前記水晶振動
子５の温度補償を行なう半導体素子６とから成る水晶デ
バイス７であって、前記基体１がＬｉ2Ｏを５〜３０重
量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸
ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバラ
イト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライ
トの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０
体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォー
ツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト
の少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で、配線層
２が２．５μΩ・ｃｍ以下の比電気抵抗を有する金属材
で形成されており、かつ前記固定材８の弾性率が３．６
ＧＰａ以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ等の
情報処理装置や携帯電話等の電子装置において、時間お
よび周波数の高精度の基準源として使用される温度補償
型の水晶デバイスに関するものである。
情報処理装置や携帯電話等の電子装置において、時間お
よび周波数の高精度の基準源として使用される温度補償
型の水晶デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ等の情報処理装置や携帯電
話等の電子装置において時間および周波数の高精度の基
準源として使用される温度補償型の水晶デバイスは、一
般に、四角板状の水晶基板に電圧印加用の電極を形成し
て成る水晶振動子と、この水晶振動子の温度補償を行な
う半導体素子とを、水晶振動子収納用パッケージ内に気
密に収容することによって形成されている。
話等の電子装置において時間および周波数の高精度の基
準源として使用される温度補償型の水晶デバイスは、一
般に、四角板状の水晶基板に電圧印加用の電極を形成し
て成る水晶振動子と、この水晶振動子の温度補償を行な
う半導体素子とを、水晶振動子収納用パッケージ内に気
密に収容することによって形成されている。
【０００３】前記水晶振動子収納用パッケージは、一般
に、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成
り、上面中央部に水晶振動子を収容する空所を形成する
ための凹部を、下面中央部に半導体素子を収容する空所
となる凹部を、それぞれ有するとともに、各凹部表面か
ら外表面にかけて導出された、タングステン、モリブデ
ン等の高融点金属等の金属材料から成る配線層を有する
基体と、鉄−ニッケル−コバルト合金、鉄−ニッケル合
金等の金属材料、または酸化アルミニウム質焼結体等の
セラミックス材料から成る蓋体とから構成されている。
に、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成
り、上面中央部に水晶振動子を収容する空所を形成する
ための凹部を、下面中央部に半導体素子を収容する空所
となる凹部を、それぞれ有するとともに、各凹部表面か
ら外表面にかけて導出された、タングステン、モリブデ
ン等の高融点金属等の金属材料から成る配線層を有する
基体と、鉄−ニッケル−コバルト合金、鉄−ニッケル合
金等の金属材料、または酸化アルミニウム質焼結体等の
セラミックス材料から成る蓋体とから構成されている。
【０００４】そして、水晶振動子の電極を基体上面の凹
部内表面に露出する配線層及びその周辺の基体表面に固
定材を介して取着することにより、水晶振動子を凹部内
に接着固定するとともに配線層に電気的に接続し、ま
た、基体下面の凹部内に半導体素子を収容するとともに
半導体素子の電極を配線層に電気的に接続し、しかる
後、基体の上面に蓋体を接着材による接着やシーム溶接
等の接合手段により取着して基体と蓋体とから成る容器
内部に水晶振動子を気密に収容するとともに基体下面の
凹部内に収容した半導体素子を蓋体や封止用樹脂で封止
することによって製品としての水晶デバイスが完成す
る。
部内表面に露出する配線層及びその周辺の基体表面に固
定材を介して取着することにより、水晶振動子を凹部内
に接着固定するとともに配線層に電気的に接続し、ま
た、基体下面の凹部内に半導体素子を収容するとともに
半導体素子の電極を配線層に電気的に接続し、しかる
後、基体の上面に蓋体を接着材による接着やシーム溶接
等の接合手段により取着して基体と蓋体とから成る容器
内部に水晶振動子を気密に収容するとともに基体下面の
凹部内に収容した半導体素子を蓋体や封止用樹脂で封止
することによって製品としての水晶デバイスが完成す
る。
【０００５】なお、水晶振動子を取着するための固定材
としては、一般に、エポキシ樹脂等の有機樹脂と、銀粉
末等の導電性粉末とを主材として混合して成る導電性接
着材が使用されている。
としては、一般に、エポキシ樹脂等の有機樹脂と、銀粉
末等の導電性粉末とを主材として混合して成る導電性接
着材が使用されている。
【０００６】また、蓋体を基体にシーム溶接で取着する
場合、通常、予め基体の凹部周囲に枠状のロウ付け用メ
タライズ層を形成しておくとともにこのメタライズ層に
金属枠体をロウ付けし、金属枠体に蓋体をシーム溶接す
る方法が用いられる。
場合、通常、予め基体の凹部周囲に枠状のロウ付け用メ
タライズ層を形成しておくとともにこのメタライズ層に
金属枠体をロウ付けし、金属枠体に蓋体をシーム溶接す
る方法が用いられる。
【０００７】更に前記水晶デバイスの外部電気回路基板
への実装は、基体の外表面に導出された配線層を外部電
気回路基板の配線導体に半田等の導電性接続材を介して
接続することによって行われ、水晶振動子は配線層を介
し外部電気回路に電気的に接続されるとともに外部電気
回路から印加される電圧に応じて所定の周波数で振動
し、基準信号を外部電気回路に供給する。
への実装は、基体の外表面に導出された配線層を外部電
気回路基板の配線導体に半田等の導電性接続材を介して
接続することによって行われ、水晶振動子は配線層を介
し外部電気回路に電気的に接続されるとともに外部電気
回路から印加される電圧に応じて所定の周波数で振動
し、基準信号を外部電気回路に供給する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
水晶デバイスは、基体が酸化アルミニウム質焼結体で形
成されており、該酸化アルミニウム質焼結体の比誘電率
は９〜１０（室温、１ＭＨｚ）と高いことから、基体に
設けた配線層を伝わる水晶振動子の基準信号及び半導体
素子の駆動信号の伝搬速度が遅く、そのため基準信号を
高周波とし信号の高速伝搬を要求される水晶振動子は収
容が不可となり、基準信号の周波数が低いものに特定さ
れるという欠点を有していた。
水晶デバイスは、基体が酸化アルミニウム質焼結体で形
成されており、該酸化アルミニウム質焼結体の比誘電率
は９〜１０（室温、１ＭＨｚ）と高いことから、基体に
設けた配線層を伝わる水晶振動子の基準信号及び半導体
素子の駆動信号の伝搬速度が遅く、そのため基準信号を
高周波とし信号の高速伝搬を要求される水晶振動子は収
容が不可となり、基準信号の周波数が低いものに特定さ
れるという欠点を有していた。
【０００９】またこの従来の水晶デバイスにおいては、
基体に形成されている配線層がタングステンやモリブデ
ン、マンガン等の高融点金属材料により形成されてお
り、該タングステン等はその比電気抵抗が５．４μΩ・
ｃｍ（２０℃）以上と高いことから配線層に水晶振動子
の基準信号や半導体素子の駆動信号を伝搬させた場合、
基準信号や駆動信号に大きな減衰が生じ、基準信号や駆
動信号を外部電気回路や水晶振動子と半導体素子との間
に正確、かつ確実に伝搬させることができないという欠
点を有していた。
基体に形成されている配線層がタングステンやモリブデ
ン、マンガン等の高融点金属材料により形成されてお
り、該タングステン等はその比電気抵抗が５．４μΩ・
ｃｍ（２０℃）以上と高いことから配線層に水晶振動子
の基準信号や半導体素子の駆動信号を伝搬させた場合、
基準信号や駆動信号に大きな減衰が生じ、基準信号や駆
動信号を外部電気回路や水晶振動子と半導体素子との間
に正確、かつ確実に伝搬させることができないという欠
点を有していた。
【００１０】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので
あり、その目的は、基体に搭載した半導体素子により水
晶振動子の温度補償を有効に行なうことができ、かつ水
晶振動子の基準信号を外部電気回路に高速、かつ正確、
確実に供給することができる水晶デバイスを提供するこ
とにある。
あり、その目的は、基体に搭載した半導体素子により水
晶振動子の温度補償を有効に行なうことができ、かつ水
晶振動子の基準信号を外部電気回路に高速、かつ正確、
確実に供給することができる水晶デバイスを提供するこ
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上下両面に搭
載部を有し、該各搭載部から外表面にかけて配線層が導
出されている基体と、該基体の搭載部に固定材を介して
固定されている水晶振動子と、前記基体下面の搭載部に
搭載され、前記水晶振動子の温度補償を行なう半導体素
子とから成る水晶デバイスであって、前記基体が、Ｌｉ
２Ｏを５〜３０重量％含有する屈伏点が４００〜８００
℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォー
ツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイ
ト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラ
ー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成し
て得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイ
ト、エンスタタイトの少なくとも１種の結晶相を含有す
る焼結体で、配線層が２．５μΩ・ｃｍ（２０℃）以下
の比電気抵抗を有する金属材で形成されており、かつ前
記固定材の弾性率が３．６ＧＰａ以下であることを特徴
とするものである。
載部を有し、該各搭載部から外表面にかけて配線層が導
出されている基体と、該基体の搭載部に固定材を介して
固定されている水晶振動子と、前記基体下面の搭載部に
搭載され、前記水晶振動子の温度補償を行なう半導体素
子とから成る水晶デバイスであって、前記基体が、Ｌｉ
２Ｏを５〜３０重量％含有する屈伏点が４００〜８００
℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォー
ツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイ
ト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラ
ー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成し
て得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイ
ト、エンスタタイトの少なくとも１種の結晶相を含有す
る焼結体で、配線層が２．５μΩ・ｃｍ（２０℃）以下
の比電気抵抗を有する金属材で形成されており、かつ前
記固定材の弾性率が３．６ＧＰａ以下であることを特徴
とするものである。
【００１２】また本発明は、前記固定材がゴム粒子を添
加したエポキシ樹脂から成ることを特徴とするものであ
る。
加したエポキシ樹脂から成ることを特徴とするものであ
る。
【００１３】本発明の水晶デバイスによれば、基体を、
Ｌｉ2Ｏを５〜３０重量％含有する屈伏点が４００〜８
００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、ク
ォーツ、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステラ
イトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８
０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォー
ツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト
の少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で形成し、
かかる焼結体の比誘電率が約５（室温、１ＭＨｚ）と低
いことから、基体に設けた配線層を伝わる水晶振動子の
基準信号や半導体素子の駆動信号等の伝搬速度を速いも
のとして基準信号を高周波とし信号の高速伝搬を要求す
る水晶振動子の収容が可能となって基準信号の周波数を
非常に高いものとなすことができる。
Ｌｉ2Ｏを５〜３０重量％含有する屈伏点が４００〜８
００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、ク
ォーツ、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステラ
イトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８
０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォー
ツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト
の少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で形成し、
かかる焼結体の比誘電率が約５（室温、１ＭＨｚ）と低
いことから、基体に設けた配線層を伝わる水晶振動子の
基準信号や半導体素子の駆動信号等の伝搬速度を速いも
のとして基準信号を高周波とし信号の高速伝搬を要求す
る水晶振動子の収容が可能となって基準信号の周波数を
非常に高いものとなすことができる。
【００１４】また同時に上記焼結体は焼成温度が８５０
〜１１００℃と低いことから基体と同時焼成により形成
される配線層を比電気抵抗が２．５μΩ・ｃｍ（２０
℃）以下と低い銅や銀、金で形成することができ、その
結果、配線層に水晶振動子の基準信号や半導体素子の駆
動信号等を伝搬させた場合、基準信号や駆動信号に大き
な減衰が生じることはなく、基準信号や駆動信号を外部
電気回路や水晶振動子と半導体素子との間に正確、かつ
確実に伝搬させることが可能となる。
〜１１００℃と低いことから基体と同時焼成により形成
される配線層を比電気抵抗が２．５μΩ・ｃｍ（２０
℃）以下と低い銅や銀、金で形成することができ、その
結果、配線層に水晶振動子の基準信号や半導体素子の駆
動信号等を伝搬させた場合、基準信号や駆動信号に大き
な減衰が生じることはなく、基準信号や駆動信号を外部
電気回路や水晶振動子と半導体素子との間に正確、かつ
確実に伝搬させることが可能となる。
【００１５】更に本発明の水晶デバイスによれば、基体
に水晶振動子を固定する固定材として、例えば、ゴム粒
子を添加したエポキシ樹脂等から成る弾性率が３．６Ｇ
Ｐａ以下のものを使用したことから、水晶振動子の温度
補償を行なう半導体素子が作動時に熱を発生し、その熱
が基体と水晶振動子に繰り返し作用して基体と水晶振動
子との間に両者の熱膨張係数差に起因する熱応力が繰り
返し発生したとしても、その熱応力は固定材を適度に変
形させることによって吸収され、固定材に機械的な破壊
が招来することはなく、その結果、基体に水晶振動子を
長期間にわたり確実、強固に固定することが可能とな
り、水晶デバイスの長期信頼性を高いものとなすことが
できる。
に水晶振動子を固定する固定材として、例えば、ゴム粒
子を添加したエポキシ樹脂等から成る弾性率が３．６Ｇ
Ｐａ以下のものを使用したことから、水晶振動子の温度
補償を行なう半導体素子が作動時に熱を発生し、その熱
が基体と水晶振動子に繰り返し作用して基体と水晶振動
子との間に両者の熱膨張係数差に起因する熱応力が繰り
返し発生したとしても、その熱応力は固定材を適度に変
形させることによって吸収され、固定材に機械的な破壊
が招来することはなく、その結果、基体に水晶振動子を
長期間にわたり確実、強固に固定することが可能とな
り、水晶デバイスの長期信頼性を高いものとなすことが
できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に本発明の水晶デバイスについ
て添付の図面を基にして詳細に説明する。図１は本発明
の水晶デバイスの一実施例を示す断面図であり、図１に
おいて、１は基体、２は配線層、３は蓋体である。この
基体１と蓋体３とにより形成される容器４内に水晶振動
子５を気密に収容するとともに、基体１下面に半導体素
子６を搭載収容することにより水晶デバイス７が形成さ
れる。
て添付の図面を基にして詳細に説明する。図１は本発明
の水晶デバイスの一実施例を示す断面図であり、図１に
おいて、１は基体、２は配線層、３は蓋体である。この
基体１と蓋体３とにより形成される容器４内に水晶振動
子５を気密に収容するとともに、基体１下面に半導体素
子６を搭載収容することにより水晶デバイス７が形成さ
れる。
【００１７】前記基体１は、Ｌｉ2Ｏを５〜３０重量％
含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラ
スを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライ
ト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライト
の少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体
積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、
クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイトの少
なくとも１種の結晶相を含有するガラス質の焼結体で形
成されており、その上下両面に凹部１ａ、１ｂが設けて
あり、上面の凹部１ａ内には水晶振動子５が収容され、
下面の凹部１ｂには前記水晶振動子５の温度補償を行な
うための半導体素子６がロウ材、ガラス、有機樹脂等の
接着材を介して接着固定され、搭載収容される。
含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラ
スを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライ
ト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライト
の少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体
積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、
クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイトの少
なくとも１種の結晶相を含有するガラス質の焼結体で形
成されており、その上下両面に凹部１ａ、１ｂが設けて
あり、上面の凹部１ａ内には水晶振動子５が収容され、
下面の凹部１ｂには前記水晶振動子５の温度補償を行な
うための半導体素子６がロウ材、ガラス、有機樹脂等の
接着材を介して接着固定され、搭載収容される。
【００１８】また前記基体１は、上下の凹部１ａ、１ｂ
の表面から外表面にかけて配線層２が導出されており、
配線層２の基体１上面側の凹部１ａ表面に露出する部位
に水晶振動子５の電極が導電性接着材等の固定材８を介
して接着固定され、基体１下面側の凹部１ｂに露出する
部位には半導体素子６の電極がボンディングワイヤ等の
導電性接続部材９を介して接続される。
の表面から外表面にかけて配線層２が導出されており、
配線層２の基体１上面側の凹部１ａ表面に露出する部位
に水晶振動子５の電極が導電性接着材等の固定材８を介
して接着固定され、基体１下面側の凹部１ｂに露出する
部位には半導体素子６の電極がボンディングワイヤ等の
導電性接続部材９を介して接続される。
【００１９】前記焼結体から成る基体１は、例えば、リ
チウム珪酸ガラスとクォーツ、クリストバライトなどの
フィラー成分にアクリル樹脂を主成分とするバインダー
及び分散剤、可塑剤、有機溶媒を加えて泥漿物を作ると
ともに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロー
ル法を採用することによってグリーンシート（生シー
ト）となし、しかる後、前記グリーンシートに適当な打
ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約８５
０℃〜１１００℃の温度で焼成することによって製作さ
れる。
チウム珪酸ガラスとクォーツ、クリストバライトなどの
フィラー成分にアクリル樹脂を主成分とするバインダー
及び分散剤、可塑剤、有機溶媒を加えて泥漿物を作ると
ともに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロー
ル法を採用することによってグリーンシート（生シー
ト）となし、しかる後、前記グリーンシートに適当な打
ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約８５
０℃〜１１００℃の温度で焼成することによって製作さ
れる。
【００２０】前記基体１をＬｉ2Ｏを５〜３０重量％含
有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラス
を２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、
トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少
なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％
の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリ
ストバライト、トリジマイト、エンスタタイトの少なく
とも１種の結晶相を含有する焼結体で形成すると、基体
１の比誘電率が約５（室温、１ＭＨｚ）と低い値にな
り、その結果、基体１に設けた配線層２を伝わる水晶振
動子５の基準信号や半導体素子６の駆動信号の伝搬速度
を速いものとして基準信号を高周波とし信号の高速伝搬
を要求する水晶振動子５の収容が可能となって基準信号
の周波数を非常に高いものとなすことができる。
有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラス
を２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、
トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少
なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％
の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリ
ストバライト、トリジマイト、エンスタタイトの少なく
とも１種の結晶相を含有する焼結体で形成すると、基体
１の比誘電率が約５（室温、１ＭＨｚ）と低い値にな
り、その結果、基体１に設けた配線層２を伝わる水晶振
動子５の基準信号や半導体素子６の駆動信号の伝搬速度
を速いものとして基準信号を高周波とし信号の高速伝搬
を要求する水晶振動子５の収容が可能となって基準信号
の周波数を非常に高いものとなすことができる。
【００２１】また上述の焼結体はその焼成温度が８５０
℃〜１１００℃と低いことから、基体１と同時焼成によ
り形成される配線層２を比電気抵抗が２．５μΩ・ｃｍ
（２０℃）以下と低い銅や銀、金で形成することがで
き、その結果、配線層２に水晶振動子５の基準信号や半
導体素子６の駆動信号等を伝搬させた場合、基準信号や
駆動信号に大きな減衰が生じることはなく、基準信号や
駆動信号を外部電気回路や水晶振動子と半導体素子との
間に正確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。
℃〜１１００℃と低いことから、基体１と同時焼成によ
り形成される配線層２を比電気抵抗が２．５μΩ・ｃｍ
（２０℃）以下と低い銅や銀、金で形成することがで
き、その結果、配線層２に水晶振動子５の基準信号や半
導体素子６の駆動信号等を伝搬させた場合、基準信号や
駆動信号に大きな減衰が生じることはなく、基準信号や
駆動信号を外部電気回路や水晶振動子と半導体素子との
間に正確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。
【００２２】なお、前記基体１を形成する焼結体は、リ
チウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％、フィラー成分を
２０〜８０体積％の割合とするのは、リチウム珪酸ガラ
スの量が２０体積％より少ない、言い換えればフィラー
成分が８０体積％より多いと液相焼結することができず
に高温で焼成する必要があり、その場合、配線層２を銅
や銀、金等の融点が低い金属材料で形成しようとしても
かかる金属材料は融点が低いことから焼成時に溶融して
しまって配線層２を基体１と同時焼成により形成するこ
とができなくなり、またリチウム珪酸ガラスの量が８０
体積％を超える、言い換えればフィラー成分が２０体積
％より少ないと焼結体の特性がリチウム珪酸ガラスの特
性に大きく依存し、材料特性の制御が困難となるととも
に焼結開始温度が低くなるために配線層２との同時焼成
が困難となってしまうためである。
チウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％、フィラー成分を
２０〜８０体積％の割合とするのは、リチウム珪酸ガラ
スの量が２０体積％より少ない、言い換えればフィラー
成分が８０体積％より多いと液相焼結することができず
に高温で焼成する必要があり、その場合、配線層２を銅
や銀、金等の融点が低い金属材料で形成しようとしても
かかる金属材料は融点が低いことから焼成時に溶融して
しまって配線層２を基体１と同時焼成により形成するこ
とができなくなり、またリチウム珪酸ガラスの量が８０
体積％を超える、言い換えればフィラー成分が２０体積
％より少ないと焼結体の特性がリチウム珪酸ガラスの特
性に大きく依存し、材料特性の制御が困難となるととも
に焼結開始温度が低くなるために配線層２との同時焼成
が困難となってしまうためである。
【００２３】また前記基体１に使用する焼結体は、Ｌｉ
2Ｏを５〜３０重量％、好適には５〜２０重量％の割合
で含有するリチウム珪酸ガラスを用いることが重要であ
り、このようなリチウム珪酸ガラスを用いることにより
リチウム珪酸を析出させることができる。なお、Ｌｉ2
Ｏの含有量が５重量％より少ないと、焼結時にリチウム
珪酸の結晶の生成量が少なくなって高強度化が達成でき
ず、３０重量％より多いと誘電正接が１００×１０-4を
超えるため基体１としての特性が劣化する。
2Ｏを５〜３０重量％、好適には５〜２０重量％の割合
で含有するリチウム珪酸ガラスを用いることが重要であ
り、このようなリチウム珪酸ガラスを用いることにより
リチウム珪酸を析出させることができる。なお、Ｌｉ2
Ｏの含有量が５重量％より少ないと、焼結時にリチウム
珪酸の結晶の生成量が少なくなって高強度化が達成でき
ず、３０重量％より多いと誘電正接が１００×１０-4を
超えるため基体１としての特性が劣化する。
【００２４】また、この焼結体中にはＰｂを実質的に含
まないことが望ましい。これは、Ｐｂが毒性を有するた
め、Ｐｂを含有すると製造工程中での被毒を防止するた
めの格別な装置及び管理を必要とするために焼結体を安
価に製造することができないためである。なお、Ｐｂが
不純物として不可避的に混入する場合を考慮すると、Ｐ
ｂの量は０．０５重量％以下であることが望ましい。
まないことが望ましい。これは、Ｐｂが毒性を有するた
め、Ｐｂを含有すると製造工程中での被毒を防止するた
めの格別な装置及び管理を必要とするために焼結体を安
価に製造することができないためである。なお、Ｐｂが
不純物として不可避的に混入する場合を考慮すると、Ｐ
ｂの量は０．０５重量％以下であることが望ましい。
【００２５】更に前記焼結体の屈伏点が４００〜８００
℃、特に４００〜６５０℃であることも、リチウム珪酸
ガラス及びフィラー成分から成る混合物を成形する場合
に添加する有機バインダー、溶剤の焼成時における効率
的な除去及び基体１と同時に焼成される配線層２との焼
成条件のマッチングを図るために重要である。屈伏点が
４００℃より低いとリチウム珪酸ガラスが低い温度で焼
結を開始するために、例えば、銀や銅等の焼結開始温度
が６００〜８００℃の金属材料を用いた配線層２との同
時焼成ができず、また成形体の緻密化が低温で開始する
ために有機バインダー、溶媒が分解揮散できなくなっ
て、焼結体中に残留し、焼結体の特性に悪影響を及ぼす
結果になるためである。一方、屈伏点が８００℃より高
いと、リチウム珪酸ガラスを多くしないと焼結しにくく
なるためであり、高価なリチウム珪酸ガラスを大量に必
要とするために焼結体のコストを高めることにもなるた
めである。
℃、特に４００〜６５０℃であることも、リチウム珪酸
ガラス及びフィラー成分から成る混合物を成形する場合
に添加する有機バインダー、溶剤の焼成時における効率
的な除去及び基体１と同時に焼成される配線層２との焼
成条件のマッチングを図るために重要である。屈伏点が
４００℃より低いとリチウム珪酸ガラスが低い温度で焼
結を開始するために、例えば、銀や銅等の焼結開始温度
が６００〜８００℃の金属材料を用いた配線層２との同
時焼成ができず、また成形体の緻密化が低温で開始する
ために有機バインダー、溶媒が分解揮散できなくなっ
て、焼結体中に残留し、焼結体の特性に悪影響を及ぼす
結果になるためである。一方、屈伏点が８００℃より高
いと、リチウム珪酸ガラスを多くしないと焼結しにくく
なるためであり、高価なリチウム珪酸ガラスを大量に必
要とするために焼結体のコストを高めることにもなるた
めである。
【００２６】上記特性を満足するリチウム珪酸ガラスと
しては、例えば、ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ
2−Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＴｉＯ2、ＳｉＯ2−Ｌ
ｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−Ｎａ2Ｏ−Ｆ、ＳｉＯ2−Ｌ
ｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−Ｋ2Ｏ−Ｎａ2Ｏ−ＺｎＯ、ＳｉＯ2−
Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−Ｋ2Ｏ−Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ
−Ａｌ2Ｏ3−Ｋ2Ｏ−Ｐ2Ｏ5−ＺｎＯ−Ｎａ2Ｏ、ＳｉＯ
2−Ｌｉ2Ｏ−ＭｇＯ、ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−ＺｎＯ等の組
成物が挙げられ、このうち、ＳｉＯ2は、リチウム珪酸
を形成するために必須の成分であり、ガラス全量中６０
〜８５重量％の割合で存在し、ＳｉＯ2とＬｉ2Ｏとの合
量がガラス全量中６５〜９５重量％であることがリチウ
ム珪酸結晶を析出させる上で望ましい。
しては、例えば、ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ
2−Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＴｉＯ2、ＳｉＯ2−Ｌ
ｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−Ｎａ2Ｏ−Ｆ、ＳｉＯ2−Ｌ
ｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−Ｋ2Ｏ−Ｎａ2Ｏ−ＺｎＯ、ＳｉＯ2−
Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−Ｋ2Ｏ−Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ
−Ａｌ2Ｏ3−Ｋ2Ｏ−Ｐ2Ｏ5−ＺｎＯ−Ｎａ2Ｏ、ＳｉＯ
2−Ｌｉ2Ｏ−ＭｇＯ、ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−ＺｎＯ等の組
成物が挙げられ、このうち、ＳｉＯ2は、リチウム珪酸
を形成するために必須の成分であり、ガラス全量中６０
〜８５重量％の割合で存在し、ＳｉＯ2とＬｉ2Ｏとの合
量がガラス全量中６５〜９５重量％であることがリチウ
ム珪酸結晶を析出させる上で望ましい。
【００２７】一方、フィラー成分としては、クォーツ、
クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フ
ォルステライトの少なくとも１種を２０〜８０体積％、
特に３０〜７０体積％の割合で配合することが望まし
い。このようなフィラー成分の組合せにより焼結体の焼
結を促進することができ、中でもクォーツ／フォルステ
ライト比が０．４２７以上であれば、比誘電率が高いフ
ォルステライトを焼結中に比誘電率の低いエンスタタイ
トに変えることができる。
クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フ
ォルステライトの少なくとも１種を２０〜８０体積％、
特に３０〜７０体積％の割合で配合することが望まし
い。このようなフィラー成分の組合せにより焼結体の焼
結を促進することができ、中でもクォーツ／フォルステ
ライト比が０．４２７以上であれば、比誘電率が高いフ
ォルステライトを焼結中に比誘電率の低いエンスタタイ
トに変えることができる。
【００２８】上記のリチウム珪酸ガラスおよびフィラー
成分は、リチウム珪酸ガラスの屈伏点に応じ、その量を
適宜調整することが望ましい。すなわち、リチウム珪酸
ガラスの屈伏点が４００℃〜６００℃と低い場合、低温
での焼結性が高まるためフィラー成分の含有量は５０〜
８０体積％と比較的多く配合できる。これに対して、リ
チウム珪酸ガラスの屈伏点が６５０℃〜８５０℃と高い
場合、焼結性が低下するためフィラー成分の含有量は２
０〜５０体積％と比較的少なく配合することが望まし
い。このリチウム珪酸ガラスの屈伏点は配線層２の焼成
条件に合わせて制御することが望ましい。
成分は、リチウム珪酸ガラスの屈伏点に応じ、その量を
適宜調整することが望ましい。すなわち、リチウム珪酸
ガラスの屈伏点が４００℃〜６００℃と低い場合、低温
での焼結性が高まるためフィラー成分の含有量は５０〜
８０体積％と比較的多く配合できる。これに対して、リ
チウム珪酸ガラスの屈伏点が６５０℃〜８５０℃と高い
場合、焼結性が低下するためフィラー成分の含有量は２
０〜５０体積％と比較的少なく配合することが望まし
い。このリチウム珪酸ガラスの屈伏点は配線層２の焼成
条件に合わせて制御することが望ましい。
【００２９】さらにリチウム珪酸ガラスは、フィラー成
分無添加では収縮開始温度は７００℃以下で、８５０℃
以上では溶融してしまい、配線層２を基体１に同時焼成
により被着形成することができない。しかし、フィラー
成分を２０〜８０体積％の割合で混合しておくと、焼成
温度を上昇させ、結晶の析出とフィラー成分を液相焼結
させるための液相を形成させることができる。このフィ
ラー成分の含有量の調整により基体１と配線層２との同
時焼成条件をマッチングさせることができる。さらに、
原料コストを下げるために高価なリチウム珪酸ガラスの
含有量を減少させることができる。
分無添加では収縮開始温度は７００℃以下で、８５０℃
以上では溶融してしまい、配線層２を基体１に同時焼成
により被着形成することができない。しかし、フィラー
成分を２０〜８０体積％の割合で混合しておくと、焼成
温度を上昇させ、結晶の析出とフィラー成分を液相焼結
させるための液相を形成させることができる。このフィ
ラー成分の含有量の調整により基体１と配線層２との同
時焼成条件をマッチングさせることができる。さらに、
原料コストを下げるために高価なリチウム珪酸ガラスの
含有量を減少させることができる。
【００３０】例えば、配線層２として銅を主成分とする
金属材料により構成する場合、配線層２の焼成は６００
〜１１００℃で行なわれるため、同時焼成を行なうに
は、リチウム珪酸ガラスの屈伏点は４００℃〜６５０℃
で、フィラー成分の含有量は５０〜８０体積％であるの
が好ましい。また、このように高価なリチウム珪酸ガラ
スの配合量を低減することにより焼結体のコストも低減
できる。
金属材料により構成する場合、配線層２の焼成は６００
〜１１００℃で行なわれるため、同時焼成を行なうに
は、リチウム珪酸ガラスの屈伏点は４００℃〜６５０℃
で、フィラー成分の含有量は５０〜８０体積％であるの
が好ましい。また、このように高価なリチウム珪酸ガラ
スの配合量を低減することにより焼結体のコストも低減
できる。
【００３１】このリチウム珪酸ガラスとフィラー成分と
の混合物は、適当な成形用の有機バインダー、溶剤等を
添加した後、所望の成形手段、例えばドクターブレード
法、圧延法、金型プレス法等によりシート状等の任意の
形状に成形後、焼成する。
の混合物は、適当な成形用の有機バインダー、溶剤等を
添加した後、所望の成形手段、例えばドクターブレード
法、圧延法、金型プレス法等によりシート状等の任意の
形状に成形後、焼成する。
【００３２】焼成にあたっては、まず、成形のために添
加した有機溶剤、溶媒成分を除去する。有機バインダ
ー、溶剤成分の除去は通常７００℃前後の大気雰囲気中
で行なわれるが、配線層２として銅を用いる場合には、
水蒸気を含有する１００〜７００℃の窒素雰囲気中で行
なわれる。このとき、成形体の収縮開始温度は７００〜
８５０℃程度であることが望ましく、かかる収縮開始温
度がこれより低いと有機バインダー、溶剤成分の除去が
困難となるため、成形体中のリチウム珪酸ガラスの特
性、特に屈伏点を前述したように制御することが必要と
なる。
加した有機溶剤、溶媒成分を除去する。有機バインダ
ー、溶剤成分の除去は通常７００℃前後の大気雰囲気中
で行なわれるが、配線層２として銅を用いる場合には、
水蒸気を含有する１００〜７００℃の窒素雰囲気中で行
なわれる。このとき、成形体の収縮開始温度は７００〜
８５０℃程度であることが望ましく、かかる収縮開始温
度がこれより低いと有機バインダー、溶剤成分の除去が
困難となるため、成形体中のリチウム珪酸ガラスの特
性、特に屈伏点を前述したように制御することが必要と
なる。
【００３３】焼成は、８５０℃〜１１００℃の酸化性雰
囲気中で、あるいは配線層２と同時焼成する場合には非
酸化性雰囲気中で行なわれ、これにより相対密度９０％
以上まで緻密化される。このときの焼成温度が８５０℃
より低いと緻密化することができず、一方、１１００℃
を超えると配線層２との同時焼成で配線層２が溶融して
しまう。なお、配線層２として銅を用いる場合には、８
５０℃〜１１００℃の非酸化性雰囲気中で行なわれる。
囲気中で、あるいは配線層２と同時焼成する場合には非
酸化性雰囲気中で行なわれ、これにより相対密度９０％
以上まで緻密化される。このときの焼成温度が８５０℃
より低いと緻密化することができず、一方、１１００℃
を超えると配線層２との同時焼成で配線層２が溶融して
しまう。なお、配線層２として銅を用いる場合には、８
５０℃〜１１００℃の非酸化性雰囲気中で行なわれる。
【００３４】また前記基体１に形成されている配線層２
は、凹部１ａ、１ｂ内に収容されている水晶振動子５お
よび半導体素子６と外部電気回路基板の配線導体とを電
気的に接続する作用をなし、例えば、金、銀、銅等の比
電気抵抗が２．５μΩ・ｃｍ（２０℃）以下の金属材に
より形成されており、銅から成る場合であれば、銅粉末
に適当な有機溶剤、有機バインダー等を添加混合して得
た金属ペーストを、基体１となるグリーンシートの表面
にスクリーン印刷法等で所定パターンに印刷塗布してお
くことによって形成される。
は、凹部１ａ、１ｂ内に収容されている水晶振動子５お
よび半導体素子６と外部電気回路基板の配線導体とを電
気的に接続する作用をなし、例えば、金、銀、銅等の比
電気抵抗が２．５μΩ・ｃｍ（２０℃）以下の金属材に
より形成されており、銅から成る場合であれば、銅粉末
に適当な有機溶剤、有機バインダー等を添加混合して得
た金属ペーストを、基体１となるグリーンシートの表面
にスクリーン印刷法等で所定パターンに印刷塗布してお
くことによって形成される。
【００３５】前記配線層２は、その露出する表面をニッ
ケル、金等の耐食性およびロウ材との濡れ性の良好な金
属から成るめっき層（不図示）で被覆しておくと、配線
層２の酸化腐食を良好に防止することができるととも
に、配線層２に対する半田等のロウ材の濡れ性を良好と
することができ、外部電気回路基板の配線導体に対する
配線層２の接続をより一層容易、かつ確実なものとする
ことができる。従って、前記配線層２は、その露出する
表面をニッケル、金等のめっき層、例えば、順次被着さ
れた厚み１μｍ〜１０μｍのニッケルまたはニッケル合
金めっき層、厚み０．１〜３μｍの金めっき層で被覆し
ておくことが好ましい。
ケル、金等の耐食性およびロウ材との濡れ性の良好な金
属から成るめっき層（不図示）で被覆しておくと、配線
層２の酸化腐食を良好に防止することができるととも
に、配線層２に対する半田等のロウ材の濡れ性を良好と
することができ、外部電気回路基板の配線導体に対する
配線層２の接続をより一層容易、かつ確実なものとする
ことができる。従って、前記配線層２は、その露出する
表面をニッケル、金等のめっき層、例えば、順次被着さ
れた厚み１μｍ〜１０μｍのニッケルまたはニッケル合
金めっき層、厚み０．１〜３μｍの金めっき層で被覆し
ておくことが好ましい。
【００３６】また前記配線層２の表面をニッケル、金等
のめっき層で被覆する場合、その最表面の算術平均粗さ
（Ｒａ）を１．５μｍ以下、自乗平均平方根粗さ（Ｒｍ
ｓ）を１．８μｍ以下としておくと最表面の光の反射率
が４０％以上となって水晶振動子５の電極を配線層２に
固定材８を介して固定する際、および半導体素子６の電
極を配線層２にボンディングワイヤ等の導電性接続部材
９を介して電気的接続する際、その位置決め等の作業が
容易となる。従って、前記配線層２の表面をニッケル、
金等のめっき層で被覆する場合、その最表面の算術平均
粗さ（Ｒａ）を１．５μｍ以下、自乗平均平方根粗さ
（Ｒｍｓ）を１．８μｍ以下としておくことが好まし
い。
のめっき層で被覆する場合、その最表面の算術平均粗さ
（Ｒａ）を１．５μｍ以下、自乗平均平方根粗さ（Ｒｍ
ｓ）を１．８μｍ以下としておくと最表面の光の反射率
が４０％以上となって水晶振動子５の電極を配線層２に
固定材８を介して固定する際、および半導体素子６の電
極を配線層２にボンディングワイヤ等の導電性接続部材
９を介して電気的接続する際、その位置決め等の作業が
容易となる。従って、前記配線層２の表面をニッケル、
金等のめっき層で被覆する場合、その最表面の算術平均
粗さ（Ｒａ）を１．５μｍ以下、自乗平均平方根粗さ
（Ｒｍｓ）を１．８μｍ以下としておくことが好まし
い。
【００３７】更に前記配線層２の表面を被覆するニッケ
ル、金等からなるめっき層の最表面の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）を１．５μｍ以下、自乗平均平方根粗さ（Ｒｍｓ）
を１．８μｍ以下とするには配線層２を従来周知のワッ
ト浴にイオウ化合物等の光沢剤を添加した電解ニッケル
めっき液に浸漬して配線層２の表面にニッケルめっき層
を被着させ、しかる後、シアン系の電解金めっき液中に
浸漬し、ニッケルめっき層表面に金めっき層を被着させ
ることによって行なわれる。
ル、金等からなるめっき層の最表面の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）を１．５μｍ以下、自乗平均平方根粗さ（Ｒｍｓ）
を１．８μｍ以下とするには配線層２を従来周知のワッ
ト浴にイオウ化合物等の光沢剤を添加した電解ニッケル
めっき液に浸漬して配線層２の表面にニッケルめっき層
を被着させ、しかる後、シアン系の電解金めっき液中に
浸漬し、ニッケルめっき層表面に金めっき層を被着させ
ることによって行なわれる。
【００３８】前記配線層２のうち基体１上面側の凹部１
ａ表面に露出する部位には水晶振動子５が固定材８を介
して固定されており、該固定材８は例えば、ゴム粒子を
添加したエポキシ樹脂等の弾性率が３．６ＧＰａ以下の
もので形成されている。
ａ表面に露出する部位には水晶振動子５が固定材８を介
して固定されており、該固定材８は例えば、ゴム粒子を
添加したエポキシ樹脂等の弾性率が３．６ＧＰａ以下の
もので形成されている。
【００３９】前記固定材８はその弾性率が３．６ＧＰａ
以下であり、変形し易いことから、水晶振動子５の温度
補償を行なう半導体素子６が作動時に熱を発生し、その
熱が基体１と水晶振動子５に繰り返し作用して基体１と
水晶振動子５との間に両者の熱膨張係数差に起因する熱
応力が繰り返し発生したとしても、その熱応力は固定材
８を適度に変形させることによって吸収され、固定材８
に機械的な破壊が招来することはなく、その結果、基体
１に水晶振動子５を長期間にわたり確実、強固に固定す
ることが可能となり、水晶デバイス７の長期信頼性を高
いものとなすことができる。
以下であり、変形し易いことから、水晶振動子５の温度
補償を行なう半導体素子６が作動時に熱を発生し、その
熱が基体１と水晶振動子５に繰り返し作用して基体１と
水晶振動子５との間に両者の熱膨張係数差に起因する熱
応力が繰り返し発生したとしても、その熱応力は固定材
８を適度に変形させることによって吸収され、固定材８
に機械的な破壊が招来することはなく、その結果、基体
１に水晶振動子５を長期間にわたり確実、強固に固定す
ることが可能となり、水晶デバイス７の長期信頼性を高
いものとなすことができる。
【００４０】前記固定材８はその弾性率が３．６ＧＰａ
を超えると水晶振動子５の温度補償を行なう半導体素子
６の発した熱が基体１と水晶振動子５の両者に繰り返し
作用し、基体１と水晶振動子５との熱膨張係数差に起因
する熱応力が固定材８に繰り返し作用した場合に固定材
８に機械的な破壊を招来して水晶振動子５の固定材８を
介しての固定が破れ、水晶デバイス７の信頼性が大きく
低下してしまう。従って、前記固定材８はその弾性率が
３．６ＧＰａ以下のものに特定され、２．８ＧＰａ以下
のものであることがより一層好ましい。
を超えると水晶振動子５の温度補償を行なう半導体素子
６の発した熱が基体１と水晶振動子５の両者に繰り返し
作用し、基体１と水晶振動子５との熱膨張係数差に起因
する熱応力が固定材８に繰り返し作用した場合に固定材
８に機械的な破壊を招来して水晶振動子５の固定材８を
介しての固定が破れ、水晶デバイス７の信頼性が大きく
低下してしまう。従って、前記固定材８はその弾性率が
３．６ＧＰａ以下のものに特定され、２．８ＧＰａ以下
のものであることがより一層好ましい。
【００４１】前記弾性率が３．６ＧＰａ以下の固定材８
としては、例えば、アクリルゴム、イソプレンゴム等の
ゴム粒子を添加したエポキシ樹脂に対して、銀粉末等の
導電性粉末を１５乃至６０重量％の割合で添加したもの
が好適に使用される。
としては、例えば、アクリルゴム、イソプレンゴム等の
ゴム粒子を添加したエポキシ樹脂に対して、銀粉末等の
導電性粉末を１５乃至６０重量％の割合で添加したもの
が好適に使用される。
【００４２】また前記エポキシ樹脂としては、ビスフェ
ノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ゴム変性型、ウレタ
ン変性型等のエポキシ樹脂、特に未硬化時に粘液状（室
温）のものが好適に使用される。この場合、エポキシ樹
脂へのゴム粒子の添加量を増加させることにより固定材
８の弾性率を低下させることができ、エポキシ樹脂の状
態（構造、架橋度、重合度、硬化剤の種類等）に応じて
適宜ゴム粒子の添加量を制御することにより固定材の弾
性率を３．６ＧＰａ以下とすることができる。またエポ
キシ樹脂へのゴム粒子の添加量が５０重量％を超える
と、未硬化の樹脂組成物の流動性が大きく低下し、水晶
振動子５の電極と配線層２との間に固定材８を均一に介
在させることが困難となり、水晶振動子５を基体１に強
固に固定することが困難となる傾向にある。従って、エ
ポキシ樹脂中にゴム粒子を添加する場合、その添加量
は、固定材８の弾性率を３．６ＧＰａ以下とする範囲
で、５０重量％以下としておくことが好ましい。
ノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ゴム変性型、ウレタ
ン変性型等のエポキシ樹脂、特に未硬化時に粘液状（室
温）のものが好適に使用される。この場合、エポキシ樹
脂へのゴム粒子の添加量を増加させることにより固定材
８の弾性率を低下させることができ、エポキシ樹脂の状
態（構造、架橋度、重合度、硬化剤の種類等）に応じて
適宜ゴム粒子の添加量を制御することにより固定材の弾
性率を３．６ＧＰａ以下とすることができる。またエポ
キシ樹脂へのゴム粒子の添加量が５０重量％を超える
と、未硬化の樹脂組成物の流動性が大きく低下し、水晶
振動子５の電極と配線層２との間に固定材８を均一に介
在させることが困難となり、水晶振動子５を基体１に強
固に固定することが困難となる傾向にある。従って、エ
ポキシ樹脂中にゴム粒子を添加する場合、その添加量
は、固定材８の弾性率を３．６ＧＰａ以下とする範囲
で、５０重量％以下としておくことが好ましい。
【００４３】前記固定材８は、またその弾性率が０．１
ＧＰａ未満になると、変形し易くなりすぎるため水晶振
動子５を基体１の凹部１ａ内の所定位置に確実に接着固
定しておくことが困難となる傾向がある。従って、前記
固定材８はその弾性率を３．６ＧＰａ以下の範囲で、か
つ０．１ＧＰａ以上としておくことが好ましい。
ＧＰａ未満になると、変形し易くなりすぎるため水晶振
動子５を基体１の凹部１ａ内の所定位置に確実に接着固
定しておくことが困難となる傾向がある。従って、前記
固定材８はその弾性率を３．６ＧＰａ以下の範囲で、か
つ０．１ＧＰａ以上としておくことが好ましい。
【００４４】なお、前記弾性率が３．６ＧＰａ以下の固
定材８は、上述のエポキシ樹脂組成物に限らず、シリコ
ーン樹脂等の低弾性率の熱硬化性樹脂、またはシリコー
ン樹脂等にシリカ等のフィラー成分を添加した樹脂組成
物に導電性粉末を添加することにより形成してもよい。
定材８は、上述のエポキシ樹脂組成物に限らず、シリコ
ーン樹脂等の低弾性率の熱硬化性樹脂、またはシリコー
ン樹脂等にシリカ等のフィラー成分を添加した樹脂組成
物に導電性粉末を添加することにより形成してもよい。
【００４５】また前記水晶振動子５が固定材８を介して
接着固定されている基体１は、その上面に蓋体３が取着
され、これによって基体１と蓋体３とから成る容器４内
部に水晶振動子５が気密に収容される。
接着固定されている基体１は、その上面に蓋体３が取着
され、これによって基体１と蓋体３とから成る容器４内
部に水晶振動子５が気密に収容される。
【００４６】前記蓋体３は、鉄−ニッケル−コバルト合
金、鉄−ニッケル合金等の金属材料や、酸化アルミニウ
ム質焼結体等のセラミック材料により形成され、例え
ば、鉄−ニッケル−コバルト合金のインゴット（塊）に
圧延加工、打ち抜き加工等の周知の金属加工を施すこと
によって形成される。
金、鉄−ニッケル合金等の金属材料や、酸化アルミニウ
ム質焼結体等のセラミック材料により形成され、例え
ば、鉄−ニッケル−コバルト合金のインゴット（塊）に
圧延加工、打ち抜き加工等の周知の金属加工を施すこと
によって形成される。
【００４７】更に前記蓋体３の基体１への取着は、ロウ
材、ガラス、有機樹脂接着剤等の接合材を介して行う方
法や、シーム溶接等の溶接法により行うことができ、例
えば、蓋体３をシーム溶接にて取着する場合は通常、基
体１上面の凹部１ａ周囲に枠状のロウ付け用メタライズ
層１１を配線層２と同様の方法で被着させておくととも
に、該ロウ付け用メタライズ層１１に金属枠体１２を銀
ロウ等のロウ材を介してロウ付けし、しかる後、前記金
属枠体１２に金属製の蓋体３を載置させるとともに蓋体
３の外縁部をシーム溶接することによって行われる。こ
の場合、金属枠体１２は、その上面と側面との間の角部
に曲率半径が５〜３０μｍの丸みを形成しておくと金属
枠体１２の上面側にバリが形成されることがなく、この
金属枠体１２の上面に蓋体３をシーム溶接する際に両者
を信頼性高く気密に、かつ強固に接合させることができ
る。従って、前記金属枠体１２はその上面と側面との間
の角部を曲率半径が５〜３０μｍの丸みをもたせるよう
にしておくことが好ましい。
材、ガラス、有機樹脂接着剤等の接合材を介して行う方
法や、シーム溶接等の溶接法により行うことができ、例
えば、蓋体３をシーム溶接にて取着する場合は通常、基
体１上面の凹部１ａ周囲に枠状のロウ付け用メタライズ
層１１を配線層２と同様の方法で被着させておくととも
に、該ロウ付け用メタライズ層１１に金属枠体１２を銀
ロウ等のロウ材を介してロウ付けし、しかる後、前記金
属枠体１２に金属製の蓋体３を載置させるとともに蓋体
３の外縁部をシーム溶接することによって行われる。こ
の場合、金属枠体１２は、その上面と側面との間の角部
に曲率半径が５〜３０μｍの丸みを形成しておくと金属
枠体１２の上面側にバリが形成されることがなく、この
金属枠体１２の上面に蓋体３をシーム溶接する際に両者
を信頼性高く気密に、かつ強固に接合させることができ
る。従って、前記金属枠体１２はその上面と側面との間
の角部を曲率半径が５〜３０μｍの丸みをもたせるよう
にしておくことが好ましい。
【００４８】また更に、前記金属枠体１２は、その下面
と側面との間の角部に曲率半径が４０〜８０μｍの丸み
を形成しておくと、該金属枠体１２をロウ付け用メタラ
イズ層１１にロウ材を介して接合する際、ロウ付け用メ
タライズ層１１と金属枠体１２の下面側角部との間に空
間が形成されるとともに該空間にロウ材の大きな溜まり
が形成されて金属枠体１２のロウ付け用メタライズ層１
１への接合が強固となる。従って、前記金属枠体１２を
ロウ付け用メタライズ層１１にロウ材を介して強固に接
合させるには金属枠体１２の下面と側面との間の角部に
曲率半径が４０〜８０μｍの丸みを形成しておくことが
好ましい。
と側面との間の角部に曲率半径が４０〜８０μｍの丸み
を形成しておくと、該金属枠体１２をロウ付け用メタラ
イズ層１１にロウ材を介して接合する際、ロウ付け用メ
タライズ層１１と金属枠体１２の下面側角部との間に空
間が形成されるとともに該空間にロウ材の大きな溜まり
が形成されて金属枠体１２のロウ付け用メタライズ層１
１への接合が強固となる。従って、前記金属枠体１２を
ロウ付け用メタライズ層１１にロウ材を介して強固に接
合させるには金属枠体１２の下面と側面との間の角部に
曲率半径が４０〜８０μｍの丸みを形成しておくことが
好ましい。
【００４９】また一方、前記基体１の下面に設けた凹部
１ｂには水晶振動子５の温度補償を行なうための半導体
素子６が収容固定されており、該半導体素子６によって
水晶振動子５の振動周波数が温度変化によって変動する
のを制御し、常に一定とする作用をなす。
１ｂには水晶振動子５の温度補償を行なうための半導体
素子６が収容固定されており、該半導体素子６によって
水晶振動子５の振動周波数が温度変化によって変動する
のを制御し、常に一定とする作用をなす。
【００５０】前記半導体素子６はガラス、樹脂、ロウ材
等の接着材を介して基体１の下面に設けた凹部１ｂの底
面に接着固定され、半導体素子６の各電極はボンディン
グワイヤ等の導電性接続部材９を介して基体１の凹部１
ｂに露出する配線層２に電気的に接続されている。
等の接着材を介して基体１の下面に設けた凹部１ｂの底
面に接着固定され、半導体素子６の各電極はボンディン
グワイヤ等の導電性接続部材９を介して基体１の凹部１
ｂに露出する配線層２に電気的に接続されている。
【００５１】また前記基体１の凹部１ｂ内に収容されて
いる半導体素子６は凹部１ｂ内に充填させた封止樹脂１
０によって気密に封止されている。
いる半導体素子６は凹部１ｂ内に充填させた封止樹脂１
０によって気密に封止されている。
【００５２】なお、前記半導体素子６の封止は封止樹脂
１０で行なうものに限定されるものではなく、基体１の
下面に蓋体を、凹部１ｂを塞ぐように取着させることに
よって行なってもよい。
１０で行なうものに限定されるものではなく、基体１の
下面に蓋体を、凹部１ｂを塞ぐように取着させることに
よって行なってもよい。
【００５３】かくして上述の水晶デバイス７によれば、
配線層２を外部電気回路に接続し、水晶振動子５の電極
に所定の電圧を印加させることによって水晶振動子５が
所定の振動数で振動するとともに、半導体素子６により
水晶振動子５の温度補償が行なわれ、コンピュータ等の
情報処理装置や携帯電話等の電子装置において時間およ
び周波数の高精度の基準源として使用される。
配線層２を外部電気回路に接続し、水晶振動子５の電極
に所定の電圧を印加させることによって水晶振動子５が
所定の振動数で振動するとともに、半導体素子６により
水晶振動子５の温度補償が行なわれ、コンピュータ等の
情報処理装置や携帯電話等の電子装置において時間およ
び周波数の高精度の基準源として使用される。
【００５４】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば、図２に示すように、
配線層２の一部に突起１３を形成しておくと、この突起
１３がスペーサーとなって配線層２と水晶振動子５との
間に一定のスペースが確保され、このスペースに十分な
固定材８が入り込んで水晶振動子５を配線層２に極めて
強固に接着固定することができる。
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば、図２に示すように、
配線層２の一部に突起１３を形成しておくと、この突起
１３がスペーサーとなって配線層２と水晶振動子５との
間に一定のスペースが確保され、このスペースに十分な
固定材８が入り込んで水晶振動子５を配線層２に極めて
強固に接着固定することができる。
【００５５】また上述の水晶デバイス７では基体１上面
に凹部１ａを設け、該凹部１ａ内に水晶振動子５を収容
するようになしたが、これを図３に示す如く、平坦な基
体１上に水晶振動子５を搭載固定し、該固定された水晶
振動子５を椀状の蓋体３で気密に封止するようになした
水晶デバイス７にも適用し得る。
に凹部１ａを設け、該凹部１ａ内に水晶振動子５を収容
するようになしたが、これを図３に示す如く、平坦な基
体１上に水晶振動子５を搭載固定し、該固定された水晶
振動子５を椀状の蓋体３で気密に封止するようになした
水晶デバイス７にも適用し得る。
【００５６】
【発明の効果】本発明の水晶デバイスによれば、基体を
Ｌｉ2Ｏを５〜３０重量％含有する屈伏点が４００〜８
００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、ク
ォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタ
イト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィ
ラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成
して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイ
ト、エンスタタイトの少なくとも１種の結晶相を含有す
る焼結体で形成し、かかる焼結体の比誘電率が約５（室
温、１ＭＨｚ）と低いことから、基体に設けた配線層を
伝わる水晶振動子の基準信号や半導体素子の駆動信号等
の伝搬速度を速いものとして基準信号を高周波とし信号
の高速伝搬を要求する水晶振動子の収容が可能となって
基準信号の周波数を非常に高いものとなすことができ
る。
Ｌｉ2Ｏを５〜３０重量％含有する屈伏点が４００〜８
００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、ク
ォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタ
イト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィ
ラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成
して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイ
ト、エンスタタイトの少なくとも１種の結晶相を含有す
る焼結体で形成し、かかる焼結体の比誘電率が約５（室
温、１ＭＨｚ）と低いことから、基体に設けた配線層を
伝わる水晶振動子の基準信号や半導体素子の駆動信号等
の伝搬速度を速いものとして基準信号を高周波とし信号
の高速伝搬を要求する水晶振動子の収容が可能となって
基準信号の周波数を非常に高いものとなすことができ
る。
【００５７】また同時に上記焼結体は焼成温度が８５０
〜１１００℃と低いことから基体と同時焼成により形成
される配線層を比電気抵抗が２．５μΩ・ｃｍ（２０
℃）以下と低い銅や銀、金で形成することができ、その
結果、配線層に水晶振動子の基準信号や半導体素子の駆
動信号等を伝搬させた場合、基準信号や駆動信号に大き
な減衰を生じることはなく、基準信号や駆動信号を外部
電気回路や水晶振動子と半導体素子との間に正確、かつ
確実に伝搬させることが可能となる。
〜１１００℃と低いことから基体と同時焼成により形成
される配線層を比電気抵抗が２．５μΩ・ｃｍ（２０
℃）以下と低い銅や銀、金で形成することができ、その
結果、配線層に水晶振動子の基準信号や半導体素子の駆
動信号等を伝搬させた場合、基準信号や駆動信号に大き
な減衰を生じることはなく、基準信号や駆動信号を外部
電気回路や水晶振動子と半導体素子との間に正確、かつ
確実に伝搬させることが可能となる。
【００５８】更に本発明の水晶デバイスによれば、基体
に水晶振動子を固定する固定材として、例えば、ゴム粒
子を添加したエポキシ樹脂等から成る弾性率が３．６Ｇ
Ｐａ以下のものを使用したことから、水晶振動子の温度
補償を行なう半導体素子が作動時に熱を発生し、その熱
が基体と水晶振動子に繰り返し作用して基体と水晶振動
子との間に両者の熱膨張係数差に起因する熱応力が繰り
返し発生したとしても、その熱応力は固定材を適度に変
形させることによって吸収され、固定材に機械的な破壊
が招来することはなく、その結果、基体に水晶振動子を
長期間にわたり確実、強固に固定することが可能とな
り、水晶デバイスの長期信頼性を高いものとなすことが
できる。
に水晶振動子を固定する固定材として、例えば、ゴム粒
子を添加したエポキシ樹脂等から成る弾性率が３．６Ｇ
Ｐａ以下のものを使用したことから、水晶振動子の温度
補償を行なう半導体素子が作動時に熱を発生し、その熱
が基体と水晶振動子に繰り返し作用して基体と水晶振動
子との間に両者の熱膨張係数差に起因する熱応力が繰り
返し発生したとしても、その熱応力は固定材を適度に変
形させることによって吸収され、固定材に機械的な破壊
が招来することはなく、その結果、基体に水晶振動子を
長期間にわたり確実、強固に固定することが可能とな
り、水晶デバイスの長期信頼性を高いものとなすことが
できる。
【図１】本発明の水晶デバイスの一実施例を示す断面図
である。
である。
【図２】本発明の水晶デバイスの他の実施例を示す要部
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の水晶デバイスの他の実施例を示す断面
図である。
図である。
１・・・・・基体
１ａ・・・・凹部
１ｂ・・・・凹部
２・・・・・配線層
３・・・・・蓋体
４・・・・・容器
５・・・・・水晶振動子
６・・・・・半導体素子
７・・・・・水晶デバイス
８・・・・・固定材
９・・・・・導電性接続部材
１０・・・・封止樹脂
１１・・・・ロウ付け用メタライズ層
１２・・・・金属枠体
１３・・・・突起
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０３Ｈ 9/10 Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｃ
Ｆターム(参考） 4G030 AA02 AA03 AA04 AA07 AA16
AA32 AA36 AA37 AA41 BA12
CA08 GA14 GA17 GA20 GA25
GA27 HA01 HA09
5J079 AA04 BA02 FA01 HA03 HA07
HA16 HA29
5J108 BB02 CC04 EE03 EE07 EE15
EE16 FF11 FF14 GG03 GG17
JJ04
Claims (2)
- 【請求項１】上下両面に搭載部を有し、該各搭載部から
外表面にかけて配線層が導出されている基体と、該基体
の搭載部に固定材を介して固定されている水晶振動子
と、前記基体下面の搭載部に搭載され、前記水晶振動子
の温度補償を行なう半導体素子とから成る水晶デバイス
であって、 前記基体がＬｉ2Ｏを５〜３０重量％含有する屈伏点が
４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体
積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、
エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種か
ら成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形
成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、
トリジマイト、エンスタタイトの少なくとも１種の結晶
相を含有する焼結体で、配線層が２．５μΩ・ｃｍ以下
の比電気抵抗を有する金属材で形成されており、かつ前
記固定材の弾性率が３．６ＧＰａ以下であることを特徴
とする水晶デバイス。 - 【請求項２】前記固定材がゴム粒子を添加したエポキシ
樹脂から成ることを特徴とする請求項１に記載の水晶デ
バイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001310160A JP3906048B2 (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 水晶デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001310160A JP3906048B2 (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 水晶デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003115738A true JP2003115738A (ja) | 2003-04-18 |
| JP3906048B2 JP3906048B2 (ja) | 2007-04-18 |
Family
ID=19129183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001310160A Expired - Fee Related JP3906048B2 (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 水晶デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3906048B2 (ja) |
-
2001
- 2001-10-05 JP JP2001310160A patent/JP3906048B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3906048B2 (ja) | 2007-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003115738A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP3906060B2 (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2003101367A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2003101361A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP3906062B2 (ja) | 水晶デバイス | |
| JP3798969B2 (ja) | 水晶デバイス | |
| JP3906047B2 (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2003069363A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP3457841B2 (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP3961267B2 (ja) | 水晶デバイス | |
| JP3961255B2 (ja) | 水晶デバイス | |
| JP3457842B2 (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP2003068912A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2003101363A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2003046008A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2003046007A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP3906050B2 (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2003069369A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2003115739A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2002353410A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2002290191A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2002252540A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2003124427A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2002290190A (ja) | 水晶デバイス | |
| JP2003101365A (ja) | 水晶デバイス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040408 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060508 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060516 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060712 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070109 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070115 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |